电路及实验器材的选择(207K)

×
×
分压接法
限流接法
三．电路实验器材和量程的选择，应考虑以下 几点 1.电路工作的安全性，即不会出现电表和其它 实验器材因过载毁坏现象。 2.能否满足实验要求 （常常要考虑便于多次测量求平均值）。 3.选择器材的一般思路是：首先确定实验条件 然后按电源—电压表—电流表—变阻器顺序依 次选择。
按电源 电压表 电流
从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来 测量电流表Ａ１的内阻r1，要求方法简捷，有 尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
器材（代号）
规格
电流表(Ａ１)
量程10mA ，内阻r1约40Ω
电流表(Ａ２)
量程500μA ，内阻r2=750Ω
电压表（Ｖ） 量程10V ，内阻r3=10 kΩ
电阻(Ｒ１)
阻值约100Ω，作保护电阻用
v
A
RX
1、 ACDFH 2、 外
例6：在实验室中测量电源的电动势和内电阻，可以 提供的器材有:： A 待测电源：电动势E（约3v）、内电阻r（约1Ω） B 电压表v：量程15v，内电阻rv=30kΩ C 电流表A1：量程0.6A，内阻r1=0.5Ω D 电流表A2：量程1mA，内阻r2=200Ω E 滑动变阻器R1：阻值0～200Ω，额定电流1.5A F滑动变阻器R2：阻值0～20Ω，额定电流1.5A G 电阻箱R3：9999Ω 以及开关、导线、坐标纸等。 为了尽可能地准确地测定待测电池的电动势和内电阻： 1、实验所用器材除了待测电池和导线，开关、坐标 纸等，还需要选择的器材有： 2、画出测量所用的电路图。
CE
×
A
v
例8：为了测定电流表A1的内阻，采用如图1所示的 电路。其中：
A1是待测电流表，量程为300μA，内阻约为100Ω；
A2是标准电流表，量程是200μA；
R1是电阻箱，阻值范围0~999.9Ω；
R2是滑动变阻器； R3是保护电阻； E是电池组，
A1
a
S2
A2
b
电动势为4V，内阻不计； S1是单刀单掷开关， S2是单刀双掷开关。
（3）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流） 的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法. （4）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流） 的最小值仍超过电流表（或电压表）的量程时，
只能采用分压接法.
2.下列情况可选用限流式接法 （1）测量时电路电流或电压没有要求从零开始 连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近 或RL略小于R0，采用限流式接法. （2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流 太小，不能满足分压式接法的要求时， 采用限流式接法 （3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角 度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能 因素采用限流式接法.
R2
A2
A1
R3
CDFG
例7:在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实 验中，若使用“6v，3w”的小灯泡，其他器材 有：
A 电压表v（0～6v，20kΩ） B 电流表A1（0～3A，0.2Ω） C 电流表A2（0～0.6A，1Ω） D 滑动变阻器R1（0～1kΩ，0.5A） E 滑动变阻器R2 （0～20Ω，2A） F 学生电源（6～8v） G 开关、导线 实验中要求电压表电压在0～6v内变化，并记 录12组不同电压和对应的电流，则 电流表应选用____; 滑动变阻器应选_____; 画出实验电路图。
表 变阻器顺序依次选择。
按电源 电压表 电流表 变阻器顺序依次选择。
①电源的选择：在不超过待测器材所允许的最 大电压值的情况下，选择电动势较大的电源 （以获得更多的测量数据）。在相同电动势情 况下，通常选择内电阻较小的电源（以获得较 稳定的路端电压）。
②电表的选择：在不超过电表量程的条件下， 选择量程较小的电表（以便测量时示数能在满 刻度的2/3左右）。
根据器材的规格和实验要求，在实物图上连
线。并用“↓”标出在闭合电键前，变阻器的滑动 触点应处的正确位置。
Rx
Rx 图15－35
例、用伏安法测金属电阻Rx（约为5 Ω）的值，已知 电流表内阻为1 Ω,量程为0.6 A,电压表内阻为几kΩ， 量程为3 V，电源电动势为9 V，滑动变阻器的阻值为 0~6Ω，额定电流为5 A，试画出测量Rx的原理图.
R3
A1量程为300μA
A2量程是200μA E是电池组，电动势为4V.
R2
E S1
下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用。
既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变
阻器___C_____（填写阻值相应的字母）是最佳选
择。 A．1kΩ B. 5 kΩ C.10 kΩ
A1
a
S2
A2
b
D.25 kΩ A1量程为300μA
口诀： “内大外小”，
即内接法适合测大电阻误差偏大，
外接法适合测小电阻测量结果也 偏小
V A
RX
RX
外接法
V A
内接法
二、滑动变阻器限流电路与分压电路的选择：
① 当负载电压要求从零开始调节，采用分压电 路。 ②当滑动变阻器阻值小于负载电阻时，一般采 用分压电路；当滑动变阻器阻值大于负载电阻 时，一般采用限流电路。 ③当电源电动势较大、滑动变阻器阻值较小， 不能满足限流要求时，采用分压电路。
A 电池组（3v，内阻1Ω） B 电流表（0～3A，内阻0.0125Ω） C 电流表（0～0.6A，内阻0.125Ω） D 电压表（0～3v，内阻3kΩ） E 电压表（0～15v，内阻15KΩ） F 滑动变阻器（0～20Ω。额定电流1A） G 滑动变阻器（0～2000Ω，规定电流0.3A） H 开关、导线。 1上述器材中应选用的是______。 2 实验电路应采用电流表________接法。 3 画出实验电路原理图。
根据电路图1，请在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2中画出 连线，将器材连接成实验电路。
上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位 置，都要保证两块电流表的安全。在下面提供出来的
四个电阻中，保护电阻R3应选用：__B_（填写阻值相
应的字母）。
A1
a
A. 200KΩ
S2
A2
B. 20KΩ
b
C. 15KΩ D. 20Ω
R1 P
答：Ｂ，因为Ａ量程过大，实验时指针的偏 转角度不超过电表满偏的1/3，测量误差大；
Ｃ，因为Ｄ电流过小并且调节不方便。
应遵循 安全性、精确性、节能性、方便性原
则综合考虑，灵活择取.
例2、图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的 实验所需器材实物图，器材规格如下：
（1）待测电阻Rx（约100Ω） （2）直流电源（输出电压4V，内阻可不计） （3）直流毫安表（量程0–10mA，内阻50Ω） （4）直流电压表（量程0–3V，内阻5KΩ） （5）滑动变阻器（阻值范围0-15Ω，允许最大电 流1A） （6）电键一个，导线若干条
R1 P
R3
A2量程是200μA
E是电池组，电动势为4V.
R2
E S1
1.下列四种情况必须选用分压式接法 （1）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开 始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对 改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须 采用分压接法. （2）当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值 R0，且实验要求的电压变化范围较大 （或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.
实验电路和电学仪器 的选择
一．电路的选择 安培表内、外接电路的选择。 当待测电阻阻值Rx<<RV，伏特表分流很小时， 选择安培表外接电路； 当待测电阻阻值Rx >>RA， 安培表分压很小时，选择安培表内接电路。
当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时， 可根据：RA RV> Rx2 时，采用电流表外接法； 当RA RV< Rx2 时，采用电流表内接法来确定。
例3、用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器 材如下：
待测电阻Rx（阻值约5Ω,额定功率为1 W） 电流表A1（量程0~0.6 A,内阻0.2Ω） 电流表A2（量程0~3 A，内阻0.05Ω） 电压表V1（量程0~3 V，内阻3 kΩ） 电压表V2（量程0~15 V，内阻15 kΩ） 滑动变阻器R0（0~50 Ω） 蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线. 为了较准确测量Rx阻值， 电压表、电流表应选________，并画出实验电路 图.
滑动变阻器(Ｒ２) 总阻值约50Ω
电池（Ｅ）
电动势1.5V，内阻很小
电键及导线若干
A1
A2
R1
R2 E
K
5、半偏法
是比较法的一种特例
A1 a
b R1 S1
PE R2
R3 S2
V R’
R
R1 P
R3
R2
E S1
连接好电路，将开关S2扳到接点 a处，接通开关S1，调整滑动变阻 器R2使电流表A2的读数是150μA； 然后将开关S2板到接点b处，保持 R2不变，调节电阻箱R1，使A2的读 数仍为150μA。若此时电阻箱各 旋钮的位置如图3所示，电阻箱R1 的阻值是____Ω，则待测电流表A1 的内阻Rg= _______Ω。
电流表应选A1，电压表应选V1.
图12-2
例4、将量程为100μA的电流表改装成量程为1 mA 的电流表，并用一标准电流表与改装后的电流表串 联，对它进行校准.校准时要求通过电流表的电流 能从零连续调到1 mA，试按实验要求画出电路图.
例5：要用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻， 要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
例1【上海】15．（4分）在测定一节干电池（电 动势约为1.5V，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的 实验中，变阻器和电压表各有两个供选：
A电压表量程为15V， B电压表量程为3V， C 变阻器为（20Ω，3A）， D 变阻器为（500Ω，0.2A） 电压表应该选________（填A或B）， 这是因为______________________________。 变阻器应该选________（填C或D）， 这是因为______________________________。